Materiali avanzati per robot umanoidi

Materiali avanzati per robot umanoidi: una panoramica completa

I robot umanoidi richiedono una vasta gamma di materiali ad alte prestazioni per ottenere funzionalità, durata ed efficienza ottimali. Di seguito è riportata un'analisi dettagliata dei materiali chiave utilizzati in vari sistemi robotici, insieme alle loro applicazioni e ai loro vantaggi.

1. Componenti strutturali

Polietere etere chetone (PEEK)
Grazie alle sue eccezionali proprietà meccaniche e alla resistenza al calore, il PEEK è la scelta ideale per cuscinetti e componenti di collegamento. Ad esempio, TeslaOptimus Gen2ha utilizzato PEEK per ridurre il peso di10 chiliaumentando la velocità di camminata di30%.

Solfuro di polifenilene (PPS)
Noto per la sua eccezionale stabilità dimensionale e resistenza chimica, il PPS è ampiamente utilizzato in ingranaggi, cuscinetti e parti di trasmissione.Cuscinetti PPS di Suzhou Napuridotta perdita di energia articolare25%, MentreMateriale PPS di Nanjing Julongha contribuito ad una riduzione complessiva del peso20-30%nei sistemi robotici.

2. Materiali del sistema di movimento

Polimero rinforzato con fibra di carbonio (CFRP)
Grazie al suo elevato rapporto resistenza/peso, il CFRP è il materiale predominante nelle strutture di braccia e gambe robotiche.Atlante di Boston Dynamicsutilizza CFRP nelle sue gambe per eseguire salti ad alta difficoltà, mentreWalker di Unitreemigliora la stabilità con rivestimento in CFRP.

Fibra di polietilene ad altissimo peso molecolare (UHMW-PE)
Con7-10 volte la resistenza dell'acciaioe solo1/8 del peso, L'UHMW-PE è il materiale preferito per le mani robotiche azionate dai tendini.Fibre UHMW-PE di Nanshan Zhishangsono stati applicati con successo in molteplici sistemi di mani robotiche.

3. Elettronica e sistemi di rilevamento

Polimero a cristalli liquidi (LCP)
Grazie alle sue proprietà dielettriche superiori e alla stabilità dimensionale, LCP viene utilizzato nei connettori per segnali ad alta frequenza e nei componenti elettronici di precisione, come si vede inH1 di Unitree.

Film di polidimetilsilossano (PDMS) e poliimmide (PI)
Questi materiali costituiscono il nucleo dipelle elettronica (e-skin).Sensori flessibili basati su PDMS di Hanwei Technologyraggiungere una sensibilità ultra elevata (rilevamento fino a0,1 kPa), MentreuSkin di XELA Roboticsutilizza film PI per la percezione ambientale multimodale.

4. Componenti esterni e funzionali

Poliammide (PA, Nylon)
Grazie all'eccellente lavorabilità e resistenza meccanica, il PA viene utilizzato inNeo Gamma di 1X Technologiesesterno in nylon intrecciato del robot.

Plastica ingegneristica PC-ABS
Grazie alla sua superiore modellabilità, il PC-ABS è il materiale primario perIl guscio del robot NAO di SoftBank.

Elastomero termoplastico (TPE)
Combinando l'elasticità simile alla gomma con la lavorabilità della plastica, il TPE è ideale perammortizzazione bio-ispirata per pelle e articolazioniSi prevede che verrà utilizzato nella prossima generazioneGiunti flessibili del robot Atlas.

Prospettive future

Con l'avanzare della robotica umanoide, l'innovazione dei materiali svolgerà un ruolo fondamentale nel miglioraredurata, efficienza energetica e adattabilità simile a quella umanaMateriali emergenti comepolimeri autoriparanti, leghe a memoria di forma e compositi a base di grafenepotrebbe rivoluzionare ulteriormente la progettazione robotica.